le cycle du carbone C'est le processus de circulation de cet élément chimique dans l'air, l'eau, le sol et les êtres vivants. Il s'agit d'un cycle biogéochimique de type gazeux et la forme la plus abondante sous laquelle le carbone se trouve dans l'atmosphère est le dioxyde de carbone (CO2)..
Les plus grandes réserves de carbone se trouvent dans les océans, les combustibles fossiles, la matière organique et les roches sédimentaires. De même, il est essentiel dans la structure corporelle des organismes vivants et entre dans les chaînes trophiques sous forme de CO2 par la photosynthèse..
Les photosynthétiseurs (plantes, phytoplancton et cyanobactéries) absorbent le carbone du CO2 atmosphérique, puis les herbivores le prennent à ces organismes. Ceux-ci sont consommés par les carnivores et enfin tous les organismes morts sont traités par des décomposeurs.
En plus de l'atmosphère et des êtres vivants, le carbone se trouve dans le sol (édaphosphère) et dans l'eau (hydrosphère). Dans les océans, le phytoplancton, les macroalgues et les angiospermes aquatiques absorbent le CO2 dissous dans l'eau pour effectuer la photosynthèse.
Le CO2 est réintégré dans l'atmosphère ou l'eau par la respiration des êtres vivants terrestres et aquatiques respectivement. Une fois les êtres vivants morts, le carbone est réintégré dans l'environnement physique sous forme de CO2 ou dans le cadre de roches sédimentaires, de charbon ou de pétrole..
Le cycle du carbone est très important car il remplit différentes fonctions comme faire partie des êtres vivants, aider à réguler la température planétaire et l'acidité de l'eau. De même, il contribue aux processus érosifs des roches sédimentaires et sert de source d'énergie à l'être humain..
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Cet élément se classe sixième en abondance dans l'Univers et sa structure lui permet de former des liaisons avec d'autres éléments tels que l'oxygène et l'hydrogène. Il est formé de quatre électrons (tétravalents) qui forment des liaisons chimiques covalentes capables de constituer des polymères aux formes structurales complexes.
Le carbone se trouve dans l'atmosphère principalement sous forme de dioxyde de carbone (CO2) dans une proportion de 0,04% de la composition de l'air. Bien que la concentration de carbone atmosphérique ait considérablement varié au cours des 170 dernières années en raison du développement industriel humain.
Avant la période industrielle, la concentration variait de 180 à 280 ppm (parties par million) et dépasse aujourd'hui les 400 ppm. De plus, il y a du méthane (CH4) dans une proportion beaucoup plus faible et du monoxyde de carbone (CO) en petites traces..
Ces gaz carbonés ont la propriété d'absorber et de rayonner de l'énergie à ondes longues (chaleur). Pour cette raison, sa présence dans l'atmosphère régule la température planétaire, en empêchant la fuite dans l'espace de la chaleur rayonnée par la Terre..
De ces deux gaz, le méthane capte plus de chaleur, mais le CO2 joue le rôle le plus déterminant en raison de son abondance relative.
La majeure partie de la structure des organismes vivants est constituée de carbone, essentiel à la formation de protéines, de glucides, de graisses et de vitamines..
Le carbone fait partie de la matière organique et de l'air du sol, il se trouve également sous forme élémentaire comme le carbone, le graphite et le diamant. De la même manière, c'est une partie fondamentale des hydrocarbures (pétrole, bitumes) que l'on trouve dans les gisements en profondeur.
À mesure que la végétation meurt dans les bassins lacustres, les marécages ou les mers peu profondes, les débris végétaux s'accumulent en couches recouvertes d'eau. Un lent processus de décomposition anaérobie est alors généré, causé par des bactéries..
Les sédiments recouvrent les couches de matière organique en décomposition qui subissent un processus progressif d'enrichissement en carbone sur des millions d'années. Celui-ci passe par un étage de tourbe (50% de carbone), de lignite (55-75%), de charbon (75-90%) et enfin d'anthracite (90% ou plus).
Il commence par une lente décomposition aérobie, puis il y a une phase anaérobie, avec des restes de plancton, d'animaux et de plantes marines ou lacustres. Cette matière organique a été enfouie par des couches sédimentaires et soumise à des températures et pressions élevées à l'intérieur de la Terre..
Cependant, étant donné sa densité plus faible, le pétrole monte à travers les pores des roches sédimentaires. Finalement, il se retrouve piégé dans des zones imperméables ou forme des affleurements bitumineux peu profonds.
L'hydrosphère entretient un échange gazeux avec l'atmosphère, en particulier l'oxygène et le carbone sous forme de CO2 (soluble dans l'eau). Le carbone se trouve dans l'eau, en particulier dans les océans, principalement sous forme d'ions bicarbonate.
Les ions bicarbonate jouent un rôle important dans la régulation du pH du milieu marin. D'autre part, sur le fond marin, de grandes quantités de méthane sont piégées sous forme d'hydrates de méthane..
Le carbone pénètre également entre le milieu gazeux et le liquide, lorsque le CO2 réagit avec la vapeur d'eau atmosphérique et forme du H2CO3. Cet acide précipite avec l'eau de pluie et acidifie les sols et les eaux.
Comme tout cycle biogéochimique, le cycle du carbone est un processus complexe constitué d'un réseau de relations. Leur séparation en étapes définies n'est qu'un moyen pour leur analyse et leur compréhension..
Les apports de carbone à ce stade proviennent dans une moindre mesure de l'atmosphère, par les pluies acides et l'air filtré vers le sol. Cependant, le principal intrant est l'apport des organismes vivants, à la fois par leurs excréments et par leur corps lorsqu'ils meurent..
À ce stade, le carbone est stocké et se déplace dans les couches profondes de la lithosphère telles que le charbon, le pétrole, le gaz, le graphite et les diamants. Il fait également partie des roches carbonatées, piégées dans le pergélisol (couche de sol gelée aux latitudes polaires) et dissoutes dans l'eau et l'air des pores du sol..
Dans la dynamique de la tectonique des plaques, le carbone atteint également les couches plus profondes du manteau et fait partie du magma.
L'action de la pluie sur les roches calcaires les érode et le calcium est libéré avec d'autres éléments. Le calcium provenant de l'érosion de ces roches carbonatées est emporté dans les rivières et de là vers les océans..
De même, le CO est libérédeux en raison du dégel du pergélisol ou d'un labour excessif du sol. Cependant, la production principale est tirée par l'homme en extrayant du charbon, du pétrole et du gaz de la lithosphère, pour les brûler comme combustibles..
Le COdeux Lorsque l'atmosphère entre en contact avec la surface de l'eau, elle se dissout en formant de l'acide carbonique et du méthane du fond marin entre dans la lithosphère, comme cela a été détecté dans l'Arctique. De plus, les ions HCO pénètrent dans les rivières et les océans3 par l'érosion des roches carbonatées dans la lithosphère et le lavage des sols.
Le CO2 se dissout dans l'eau formant de l'acide carbonique (H2CO3), dissolvant le carbonate de calcium des coquilles, formant du carbonate d'acide de calcium (Ca (HCO3) 2). Par conséquent, le carbone se trouve et circule dans l'eau principalement sous forme de CO2, H2CO3 et Ca (HCO3) 2.
D'autre part, les organismes marins entretiennent un échange constant de carbone avec leur milieu aquatique via la photosynthèse et la respiration. De plus, de grandes réserves de carbone se présentent sous la forme d'hydrates de méthane sur le fond marin, gelées par les basses températures et les hautes pressions..
L'océan échange des gaz avec l'atmosphère, notamment du CO2 et du méthane, et une partie de ce dernier est rejetée dans l'atmosphère. Récemment, une augmentation des fuites de méthane océanique a été détectée à des profondeurs inférieures à 400 m, comme au large de la Norvège..
L'augmentation de la température globale chauffe l'eau à des profondeurs ne dépassant pas 400 m et libère ces hydrates de méthane. Un processus similaire s'est produit au Pléistocène, libérant de grandes quantités de méthane, réchauffant davantage la Terre et provoquant la fin de la période glaciaire..
Le carbone pénètre dans l'atmosphère à partir de la respiration des êtres vivants et de l'activité méthanogène bactérienne. De même, en raison des incendies de végétation (biosphère), des échanges avec l'hydrosphère, de la combustion de combustibles fossiles, de l'activité volcanique et du rejet du sol (géologique).
Dans l'atmosphère, le carbone est principalement sous forme gazeuse comme le CO2, le méthane (CH4) et le monoxyde de carbone (CO). De même, vous pouvez trouver des particules de carbone en suspension dans l'air..
Les principales émissions de carbone de la scène atmosphérique sont le CO2 qui se dissout dans l'eau de l'océan et celui utilisé dans la photosynthèse..
Le carbone entre dans la phase biologique sous forme de CO2 grâce au processus de photosynthèse réalisé par les plantes et les bactéries photosynthétiques. De même, les ions Ca2 + et HCO3- qui atteignent la mer par érosion et sont utilisés par divers organismes dans la fabrication de coquillages..
Chaque cellule et donc le corps des êtres vivants sont constitués d'une forte proportion de carbone, constituant des protéines, des glucides et des graisses. Ce carbone organique circule dans la biosphère à travers les réseaux trophiques des producteurs primaires.
Les angiospermes, les fougères, les hépatiques, les mousses, les algues et les cyanobactéries l'incorporent par photosynthèse. Ensuite, ces organismes sont consommés par les herbivores, qui serviront de nourriture aux carnivores.
La principale fuite de carbone de cette étape vers les autres du cycle du carbone est la mort des êtres vivants qui le réintègre dans le sol, l'eau et l'atmosphère. Les incendies de forêt qui produisent de grandes quantités de CO2 sont une forme massive et drastique de mort et de rejet de carbone..
D'autre part, la source la plus importante de méthane dans l'atmosphère est les gaz expulsés par le bétail dans ses processus digestifs. De même, l'activité des bactéries anaérobies méthanogènes décomposant la matière organique dans les marais et les rizières est une source de méthane..
Le cycle du carbone est important en raison des fonctions pertinentes que cet élément remplit sur la planète Terre. Sa circulation équilibrée permet de régler toutes ces fonctions pertinentes pour le maintien des conditions planétaires en fonction de la vie..
Le carbone est l'élément principal de la structure des cellules car il fait partie des glucides, des protéines et des graisses. Cet élément est à la base de toute la chimie de la vie, de l'ADN aux membranes cellulaires et aux organites, tissus et organes..
Le CO2 est le principal gaz à effet de serre, ce qui permet de maintenir une température adaptée à la vie sur Terre. Sans les gaz atmosphériques tels que le CO2, la vapeur d'eau et autres, la chaleur émise par la Terre s'échapperait complètement dans l'espace et la planète serait une masse gelée..
En revanche, un excès de CO2 émis dans l'atmosphère, comme celui actuellement causé par l'homme, rompt l'équilibre naturel. Cela provoque une surchauffe de la planète, ce qui modifie le climat mondial et affecte négativement la biodiversité..
Le CO2 et le méthane dissous dans l'eau font partie du mécanisme complexe de régulation du pH de l'eau dans les océans. Plus la teneur en ces gaz est élevée dans l'eau, plus le pH devient plus acide, ce qui est négatif pour la vie aquatique..
Le charbon est une partie essentielle des combustibles fossiles, à la fois le charbon minéral, le pétrole et le gaz naturel. Bien que son utilisation soit remise en question en raison des effets environnementaux négatifs qu'elle produit, tels que la surchauffe globale et la libération de métaux lourds..
Le charbon est un minéral qui génère des sources de travail et des profits économiques pour son utilisation comme combustible et le développement économique de l'Humanité est basé sur l'utilisation de cette matière première. En revanche, sous sa forme cristallisée de diamant, beaucoup plus rare, il présente une grande valeur économique pour son utilisation comme pierre précieuse..
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